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动物是否做梦是一个难以回答的问题。我们无法询问动物们它们是否做梦，但我们至少可以观察它们可能做梦的证据。科学家借助两种方法探索动物做梦的可能性。一种是观察它们睡眠周期各个阶段的身体行为，第二种则是观察它们睡眠时的大脑活动是否与我们类似。
窥视睡眠动物大脑的研究开始于 20 世纪 60 年代。当时描述人们做梦时行为的各种报告出现在医学杂志上。令人好奇的是，在所谓的快速眼动睡眠（REM）期间，我们的肌肉通常是麻痹的。研究人员意识到，诱导动物处于一种类似的状态有可能探索它们如何做梦。
1965 年法国科学家发现，移除一只猫的脑桥后会阻止它 REM 时的麻痹状态。这只猫会四处走动并且极具侵略性，这就意味着它们梦到了清醒时的活动。研究人员把这种状态称作 REM-A。一些猫也表现出与捕食攻击一样的行为，好像它们在梦中正在追逐老鼠。
研究人员现在能够观察动物睡眠时脑细胞的电信号和化学信号。2007 年麻省理工学院科学家记录了老鼠大脑海马区域的神经细胞活动。他们首先观察了老鼠在迷宫中跑动时的脑细胞活动，然后观察它们睡眠时这些脑细胞的活动。他们发现两种状态下存在完全相同的细胞活动模式。这就好像是老鼠在睡眠时心里也在迷宫中跑动。
芝加哥大学的生物学家观察了斑胸草雀的大脑，而且发现了类似的情况。这些鸟类并非出生就拥有如此美丽的歌声，它们必须学习。研究人员发现斑胸草雀在唱歌和睡眠状态下出现相同的神经元电信号，这就表明这些鸟类在睡觉的时候也在练习它们的歌曲。
猫、老鼠和鸟类的这些行为真的是在做梦吗？这个问题都是难以答复的。我们人类在做梦时通常不会意识到我们在做梦，但是我们一旦醒来就会意识到。在某种程度上，我们可以确定人类做梦时的生理和行为特征并未在猫、老鼠、鸟类和其它动物中发现。
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